CN117594508B - 一种用于晶圆装载机的旋转开门装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体产品的制造加工技术领域，特别涉及一种用于晶圆装载机的旋转开门装置。该装置设置于旋转开门晶圆装载机上，包括开门机构、底板和门载板，门载板位于晶圆装载机后侧上部位置，对接晶圆片盒盒门，在开关门动作中承载晶圆片盒盒门并一同进行运动；底板设置于晶圆装载机的底部，开门机构为单驱动机构，安装于底板上，开门机构的输出端连接门载板，使门载板在与晶圆片盒盒门对接位置和远离晶圆片盒开口部的位置之间进行平移与旋转复合的全开门动作。本发明减少了所需空间，降低了成本，降低了结构复杂程度，减小了故障风险。
Description
技术领域
本发明属于半导体产品的制造加工技术领域，特别涉及一种用于晶圆装载机的旋转开门装置。
背景技术
在半导体产业中，晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，由于其对外部环境的高洁净度要求，在不对其进行加工的情况下，往往被放置于被称为FOUP的晶圆装载盒内，而这样的装置不可以被常规的方式打开，反而是有一种名为晶圆装载机（Load Port）被专门用于对晶圆装载盒的开启。
晶圆装载机的主要功能为装载、打开晶圆片盒以及对晶圆片盒内晶圆片状态的检测扫描。而为此必须进行开门动作，其目的为移走晶圆片盒盒门，使其不再阻挡后续的取片设备进入晶圆片盒内取走晶圆片。常规的晶圆装载机往往选择平移加升降的开门动作，且将开门与扫描机构运动件置于底部，如图1所示。其常规开门实现流程为；晶圆片盒被开启后，开门机构先后移、再下降移走晶圆片盒盒门。后续操作完成后，开门机构先上移、再下移送回晶圆片盒盒门。这样的结构布局与运动方式加大了晶圆装载机的空间占用，且开门动作的实现需要平移、升降两套动作执行机构，整体结构复杂，成本高，运动所需时间长，且存在平移与升降动作控制错误，导致与晶圆片盒发生碰撞的可能性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，以解决现有开门机构占用空间大，开门动作时间长，成本高，故障风险高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，设置于晶圆装载机上，包括开门机构、底板和门载板；其中门载板位于晶圆装载机后侧上部位置，对接晶圆片盒盒门，在开关门动作中承载晶圆片盒盒门并一同进行运动；底板设置于晶圆装载机的底部，开门机构为单驱动机构，安装于底板上，开门机构的输出端连接门载板，使门载板在与晶圆片盒盒门对接位置和远离晶圆片盒开口部的位置之间进行平移与旋转复合的全开门动作。
所述开门机构包括驱动器、旋转轴、平移组件及传动组件，其中驱动器、平移组件和传动组件均设置于所述底板上，旋转轴设置于平移组件上，驱动器与平移组件连接，驱动器为平移组件的平移动作提供动力；旋转轴转动安装在平移组件上，且轴线与平移组件的平移方向平行，旋转轴的外圆周上设有与传动组件活动配合的驱动槽；当平移组件带动旋转轴平移时，在传动组件和驱动槽的配合下旋转轴实现平移及转动，所述门载板与旋转轴连接。
所述旋转轴包括驱动轴、传动轴及联轴器，其中驱动轴和传动轴转动安装在所述平移组件上设有的固定座上，且同轴线；驱动轴和传动轴的一端通过联轴器连接，传动轴的另一端与所述门载板连接；驱动轴的两侧设有与所述驱动槽。
所述驱动槽包括沿所述旋转轴的轴向开设的直槽段和沿周向开设的斜槽段，直槽段与所述传动组件配合实现所述门载板沿前后方向的平移，斜槽段与所述传动组件配合实现所述门载板的侧向旋转与平移的复合运动。
所述传动组件包括滚动件安装座和滚动件，其中滚动件安装座横跨于所述旋转轴的两侧，滚动件安装座的上部对称设有两个滚动件，两个滚动件分别容置于所述旋转轴两侧的驱动槽内。
所述平移组件包括主安装板、滑块及导轨，其中导轨设置于所述底板上，滑块与导轨滑动配合，主安装板与滑块连接；所述旋转轴设置于主安装板上，主安装板与所述驱动器连接。
所述驱动器包括驱动器本体、浮动接头及驱动器支架，其中驱动器支架设置于所述底板上，驱动器本体安装在驱动器支架上，且通过浮动接头与所述平移组件连接。
所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，还包括扫描机构，扫描机构设置于所述旋转开门晶圆装载机的背板上，扫描机构用于对晶圆片盒内的晶圆片进行扫描检测。
所述扫描机构包括旋转电机、直行驱动器、扫描杆及光纤传感器，其中直行驱动器设置于所述背板的一侧，且沿竖直方向输出动力；旋转电机设置于直行驱动器的输出端，扫描杆水平设置，且一端与旋转电机的输出端连接，扫描杆的两端分别与两个光纤传感器连接。
所述扫描机构还包括外壳，所述直行驱动器和所述旋转电机设置于外壳内，外壳的侧壁沿竖直方向设有滑槽，所述扫描杆由滑槽伸出。
本发明的优点及有益效果是：
本发明提供的一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，采用旋转开门动作取代了原有的升降开门动作，减少了所需空间；全开门动作仅通过一个开门机构实现，降低了成本，降低了结构复杂程度，减小了故障风险；旋转轴与两侧一对传动件配合约束移动方式，保证移动过程的稳定性；旋转轴分为驱动轴与传动轴两部分，便于安装与拆卸维修；开门机构中除门结构外均置于晶圆装载机底部，不会对污染晶圆片盒与晶圆片；扫描机构通过旋转运动代替进给动作，减少了使用空间。
附图说明
图1为常规晶圆装载机的轴测图；
图2为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的轴测图之一；
图3为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的轴测图之二；
图4为本发明中开门机构的爆炸图；
图5为本发明中驱动轴的轴测图；
图6为本发明中开门机构的运动示意图之一；
图7为本发明中开门机构的运动示意图之二；
图8为本发明中扫描机构的爆炸图；
图9为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的开门动作示意图之一；
图10为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的开门动作示意图之二；
图11为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的开门动作示意图之三；
图12为本发明一种用于晶圆装载机的旋转开门装置的扫描动作示意图。
图中：1-晶圆装载机，2-晶圆片盒，3-常规晶圆装载机，4-扫描机构，41-外壳，42-旋转电机，43-直行驱动器，44-扫描杆，45-光纤传感器，5-开门机构，501-驱动器本体，502-传动轴，503-传动轴固定座，504-联轴器，505-固定座Ⅰ，506-驱动轴，507-滚动件，508-滚动件安装座，509-浮动接头安装座，510-浮动接头，511-驱动器支架，512-固定座Ⅱ，513-主安装板，514-滑块，515-导轨，516-导轨安装件，517-驱动槽，6-背板，7-晶圆片，8-底板，9-门载板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图2至图4所示，本发明提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，设置于晶圆装载机1上，晶圆装载机1上设有晶圆片盒2。该用于晶圆装载机的旋转开门装置包括开门机构5、底板8和门载板9；其中门载板9位于晶圆装载机1后侧上部位置，对接晶圆片盒2的盒门，在开关门动作中门载板9承载晶圆片盒2的盒门并一同进行运动；底板8设置于晶圆装载机1的底部，开门机构5为单驱动机构，安装于底板8上，开门机构5的输出端连接门载板9，使门载板9在与晶圆片盒2的盒门对接位置和远离晶圆片盒2开口部的位置之间进行平移与旋转复合的全开门动作。
如图4、图5所示，本发明的实施例中，开门机构5包括驱动器、旋转轴、平移组件及传动组件，其中驱动器、平移组件和传动组件均设置于底板8上，驱动器与平移组件连接，驱动器为平移组件的平移动作提供动力；旋转轴转动安装在平移组件上，且轴线与平移组件的平移方向平行，旋转轴的外圆周上设有与传动组件活动配合的驱动槽517；当平移组件带动旋转轴平移时；在传动组件和驱动槽517的配合下实现旋转轴的平移及转动，门载板9与旋转轴连接，从而实现门载板9的平移与旋转打开。
如图4、图6、图7所示，本发明的实施例中，平移组件包括主安装板513、滑块514及导轨515，其中两个导轨515通过导轨安装件516安装于底板8上，各导轨515上均滑动配合有滑块514，主安装板513与滑块514连接；旋转轴设置于主安装板513上，主安装板513与驱动器连接。
本发明的实施例中，驱动器提供直推力，使得平移组件及其连接的各部件进行直行运动。驱动器包括驱动器本体501、浮动接头510及驱动器支架511，其中驱动器支架511设置于底板8上，驱动器本体501安装在驱动器支架511上，且通过浮动接头510与主安装板513连接。进一步地，浮动接头510通过设置于主安装板513上的浮动接头安装座509支撑。优选地，驱动器本体501采用直线电缸。
如图4至图7所示，本发明的实施例中，旋转轴包括驱动轴506、传动轴502及联轴器504，其中驱动轴506和传动轴502转动安装在主安装板513上设有的固定座上，且轴线共线；驱动轴506和传动轴502的一端通过联轴器504连接，传动轴502的另一端与门载板9连接；驱动轴506的两侧设有与传动组件活动连接的驱动槽517。
具体地，固定座包括依次设置的传动轴固定座503、固定座Ⅰ505及固定座Ⅱ512，其中传动轴固定座503上通过轴承安装传动轴502，驱动轴506的两端通过轴承安装在固定座Ⅰ505和固定座Ⅱ512上。本实施例中，旋转轴分为驱动轴506与传动轴502两部分，便于拆卸与安装，易于维护。
如图5所示，本发明的实施例中，驱动轴506上的驱动槽517包括沿轴向开设的直槽段和沿周向开设的斜槽段，直槽段与传动组件配合实现驱动轴506沿前后方向的平移，如图9所示；斜槽段与传动组件配合实现驱动轴506的旋转与平移的复合运动，从而实现门载板9的向后移动后再侧向旋转加平移的动作，使门载板9在与晶圆片盒2的盒门对接位置和远离且偏离晶圆片盒开口部的位置之间进行平移与旋转复合的开门动作，如图10所示。
如图4所示，本发明的实施例中，传动组件包括滚动件安装座508和滚动件507，其中滚动件安装座508为高强度龙门架结构，且横跨于驱动轴506的两侧，滚动件安装座508的上部对称设有两个滚动件507，两个滚动件507分别容置于驱动轴506两侧的驱动槽517内，滚动件507与驱动轴506配合，在驱动槽517内移动。优选地，滚动件507采用滚针轴承。
如图5至图7所示，本发明的实施例中，传动组件通过安装在滚动件安装座508两侧的滚动件507与驱动轴506上的驱动槽517配合，驱动槽517由直槽段和斜槽段连接而成，直槽段对应了开门动作中的平移运动，斜槽段对应了开门动作中平移与旋转复合运动，保证开门动作的稳固性，不会在运动形式上发生变化，进而保证开门动作的连贯稳定。
如图2、图3所示，在上述实施例的基础上，本发明提供的一种用于晶圆装载机的旋转开门装置还包括扫描机构4，扫描机构4设置于旋转开门晶圆装载机1的背板6上，扫描机构4用于对晶圆片盒2内的晶圆片7进行扫描检测。
如图8所示，本发明的实施例中，扫描机构4包括旋转电机42、直行驱动器43、扫描杆44及光纤传感器45，其中直行驱动器43设置于背板6的一侧，且沿竖直方向输出动力；旋转电机42设置于直行驱动器43的输出端，扫描杆44水平设置，且一端与旋转电机42的输出端连接，扫描杆44的两端分别与两个光纤传感器45连接。
进一步地，扫描机构4还包括外壳41，直行驱动器43和旋转电机42设置于外壳41内，外壳41的侧壁沿竖直方向设有滑槽，扫描杆44由滑槽伸出。扫描机构4中除扫描杆44及光纤传感器45外均处于外壳41内部，可以有效减少对外部洁净环境的影响，且结构紧凑，空间占用小。
本发明提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，其开门的工作原理为：
晶圆片盒2安装于旋转开门晶圆装载机1上，门载板9承载晶圆片盒2的盒门，开门机构5中的驱动器本体501推动主安装板513沿导轨515运动，同时滚动件安装座508上对称安装的两个滚动件507容置于驱动轴506的驱动槽517内部。在驱动器本体501带动主安装板513和其上的旋转轴移动时，旋转轴中的驱动轴506被设置于驱动槽517内的滚动件507约束，进而使驱动轴506进行不同的移动方式。滚动件507在驱动槽517的直槽段内滚动时，驱动轴506带动门载板9的移动方式为向后平移，如图9所示。当滚动件507落入驱动槽517的斜槽段时，滚动件507在斜槽段中滚动时会推动驱动轴506转动，同时驱动轴506带动门载板9向后平移且沿侧向旋转，如图10所示。当滚动件507到达斜槽段的结束位置后，门载板9于侧方向完成90°的旋转，至此开门动作结束，如图11所示；关门动作为逆运行开门动作。
本发明提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，其扫描动作的实现流程为：如图12所示，扫描杆44在初始位置由直行驱动器43驱动上升至扫描位置，之后旋转电机42将扫描杆44由竖直状态旋转至水平扫描状态，之后扫描杆44继续在直行驱动器43的驱动下上移。同时扫描杆44通过两个光纤传感器45对晶圆片7进行扫描。扫描杆44上移至最顶部位置后结束第一次扫描并开始下移进行第二次扫描，两次扫描全部结束后，扫描杆44于扫描位置旋转回归过竖直状态并下降至初始位置。将两次扫描数据进行对比综合处理，得出晶圆片7的准确厚度、位置以及可能存在的错位乱位等现象。
本实施例中，扫描机构4通过旋转扫描杆44的方式使扫描杆44到达指定的扫描位置，取代原有扫描动作的平移进给运动，缩短了运行时间，减少了使用空间。
本发明提供一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，通过驱动轴506上的驱动槽517与位置固定的滚动件507配合约束开门运动的形式，采用一套驱动结构实现了平移加旋转的复合开门运动，使晶圆片盒盒门远离并偏离晶圆片盒开口部。该开门形式取代了常规开门运动所需的升降运动，降低了运动控制难度，减少了空间使用，减少了运动部件的数量，降低了成本，减小了故障发生的可能性。同时，将开门机构中的驱动器及平移组件设置于旋转开门晶圆装载机1的底部，布局紧凑，且不影响产品洁净度。
尽管已经对上述实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以上述仅为本发明型的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于晶圆装载机的旋转开门装置，设置于晶圆装载机（1）上，其特征在于，包括开门机构（5）、底板（8）和门载板（9）；其中门载板（9）位于晶圆装载机（1）后侧上部位置，对接晶圆片盒盒门，在开关门动作中承载晶圆片盒盒门并一同进行运动；底板（8）设置于晶圆装载机（1）的底部，开门机构（5）为单驱动机构，安装于底板（8）上，开门机构（5）的输出端连接门载板（9），使门载板（9）在与晶圆片盒盒门对接位置和远离晶圆片盒开口部的位置之间进行平移与旋转复合的全开门动作；
所述开门机构（5）包括驱动器、旋转轴、平移组件及传动组件，其中驱动器、平移组件和传动组件均设置于所述底板（8）上，驱动器与平移组件连接，驱动器为平移组件的平移动作提供动力；旋转轴转动安装在平移组件上，且轴线与平移组件的平移方向平行，旋转轴的外圆周上设有与传动组件活动配合的驱动槽（517）；当平移组件带动旋转轴平移时，在传动组件和驱动槽（517）的配合下实现旋转轴的平移及转动，所述门载板（9）与旋转轴连接，所述门载板（9）与旋转轴的旋转方向相同。
2.根据权利要求1所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述旋转轴包括驱动轴（506）、传动轴（502）及联轴器（504），其中驱动轴（506）和传动轴（502）转动安装在所述平移组件上设有的固定座上，且同轴线；驱动轴（506）和传动轴（502）的一端通过联轴器（504）连接，传动轴（502）的另一端与所述门载板（9）连接；驱动轴（506）的两侧设有所述驱动槽（517）。
3.根据权利要求1所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述驱动槽（517）包括沿所述旋转轴的轴向开设的直槽段和沿周向开设的斜槽段，直槽段与所述传动组件配合实现所述门载板（9）沿前后方向的平移，斜槽段与所述传动组件配合实现所述门载板（9）的侧向旋转与平移的复合运动。
4.根据权利要求1所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述传动组件包括滚动件安装座（508）和滚动件（507），其中滚动件安装座（508）横跨于所述旋转轴的两侧，滚动件安装座（508）的上部对称设有两个滚动件（507），两个滚动件（507）分别容置于所述旋转轴两侧的驱动槽（517）内。
5.根据权利要求1所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述平移组件包括主安装板（513）、滑块（514）及导轨（515），其中导轨（515）设置于所述底板（8）上，滑块（514）与导轨（515）滑动配合，主安装板（513）与滑块（514）连接；所述旋转轴设置于主安装板（513）上，主安装板（513）与所述驱动器连接。
6.根据权利要求1所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述驱动器包括驱动器本体（501）、浮动接头（510）及驱动器支架（511），其中驱动器支架（511）设置于所述底板（8）上，驱动器本体（501）安装在驱动器支架（511）上，且通过浮动接头（510）与所述平移组件连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，还包括扫描机构（4），扫描机构（4）设置于所述旋转开门晶圆装载机（1）的背板（6）上，扫描机构（4）用于对晶圆片盒（2）内的晶圆片（7）进行扫描检测。
8.根据权利要求7所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述扫描机构（4）包括旋转电机（42）、直行驱动器（43）、扫描杆（44）及光纤传感器（45），其中直行驱动器（43）设置于所述背板（6）的一侧，且沿竖直方向输出动力；旋转电机（42）设置于直行驱动器（43）的输出端，扫描杆（44）水平设置，且一端与旋转电机（42）的输出端连接，扫描杆（44）的两端分别与两个光纤传感器（45）连接。
9.根据权利要求8所述的用于晶圆装载机的旋转开门装置，其特征在于，所述扫描机构（4）还包括外壳（41），所述直行驱动器（43）和所述旋转电机（42）设置于外壳（41）内，外壳（41）的侧壁沿竖直方向设有滑槽，所述扫描杆（44）由滑槽伸出。
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